油氣管道焊接工藝及質量控制

油氣管道焊接工藝及質量控制

楊文忠

包頭職業技術學院

在油氣管道焊接過程中，應用較多的主要是手工下向焊、全自動向下焊、組合焊以及低氫焊條下向焊等焊接工藝。油氣管道焊接大部分采取半自動焊、焊條電弧焊等方法，不同的焊接方法在具體的管道焊接操作中有各自的特點。為確保焊接質量，要做好焊接前的準備工作，遵守焊接標準及制度性規定，規范焊接操作過程。

油氣管道；焊接工藝；焊縫；質量控制

油氣管道相互間主要是通過焊接工藝實現連接，并且其已經從之前的手工焊過渡到了自動焊。當前油氣管道焊接施工過程中，氣體保護半自動焊接技術的應用越來越廣泛，油氣管道建設今后發展趨勢主要是工作壓力大、厚管壁以及大口徑管道的建設，先進的管道焊接工藝及高質量的焊接技術可為油氣管道正常運行提供有力保障。

1 焊接工藝技術

1.1 手工下向焊

依據焊接順序，管道焊接先后涉及根焊、熱焊、填充焊以及蓋面焊等四大工序。在實施根焊操作時，一般選擇直拉式運條，如果熔孔較長或間隙較大，為避免溫度過高導致燒穿現象，推薦往返運條；熱焊利用熱量輸入來維持焊道溫度，以避免出現開裂等問題；填充焊支持單道及多道等不同方式，在焊接過程中需要把握焊層厚度，運條橫向擺動，完成焊接之后要確保焊道低于坡口0.6 mm左右；蓋面焊的優勢主要是焊道更加堅固、美觀，通常選擇擺動焊接手法。

1.2 全自動向下焊

全自動向下焊管道焊接工藝技術一般選擇電弧為熱源將焊絲及鋼管熔化，在焊接過程中為有效隔離有毒氣體，會不斷向焊接區輸送保護氣體。此種焊接工藝技術的優勢在于容易實現焊接區保護，可以隨時對焊接區進行觀察，生產效率較高，操作難度低，有利于實現控制。

1.3 組合焊

在采用組合焊時，為確保焊接效果，環縫焊接往往會選擇多種焊接方法實現。在管道焊接操作過程中，一般根焊及熱焊選擇纖維素焊條下向焊；蓋面及填充選擇上向焊，同時要注意將壁厚控制在合理范圍內；對于管道口位置，一般推薦使用下向焊工藝。如果焊接處的管壁厚度較大，焊接層數就越多，焊接用時越多，從而降低施工進度。所以，如果管道壁的厚度在17 mm以上，推薦將上向焊與下向焊兩種方法配合使用。

1.4 低氫焊條下向焊

低氫焊條下向焊選擇的焊條是低氫型，選擇低氫焊條下向焊工藝進行焊接操作，焊縫熔合金屬的含氫量會控制在每百克4.9 mL以下。低氫焊條下向焊的優勢主要是不易發生斷裂問題，并且具有較強的低溫韌性，一般在容易受到H2S腐蝕或者溫度極低的場合推薦選擇此種焊接工藝。采取根焊的焊接方式時，焊口組對及坡口尺寸精度決定了應選擇低氫焊條，如果選擇纖維素焊條，就容易發生未焊透、內咬邊或者未融合等問題。所以，一般在油氣管道焊接操作實踐中，不會單獨選擇低氫焊條下向焊工藝。

2 焊接質量控制

為確保焊接質量，要做好焊接前的準備工作，遵守焊接標準及制度性規定，規范焊接操作過程。

2.1 焊接前準備工作

（1）仔細檢查焊接口，并對其進行徹底清理。檢查焊件坡口大小及型號是否與圖紙相一致，是否達到焊接工藝標準，管口形狀的橢圓度是否符合相關規定；應確保被焊位置外表光滑且均勻，沒有起鱗問題。除此之外，渣垢、磨損、銹跡以及油污等也會對焊接質量造成極大影響，必須進行仔細檢查，避免出現上述現象。確保焊接坡口外側至少5 cm之內的清潔度。

（2）焊接前預熱。預熱是進行管線焊接的一道重要工序，實施預熱的目的是避免在焊接過程中由于溫度過高或過低而出現裂紋或者應變脆化。在焊接操作中，應嚴格依照焊接工藝具體要求來控制預熱溫度。預熱之后，焊接接頭冷卻速度會降低，冷卻時間相應延長，這樣有利于氫的排放及擴散，避免出現氫裂紋。

2.2 焊接技術標準及制度性規定

首先，在正式施工之前，應對企業制定的管線建設標準及規范進行了解，嚴格依照該標準開展管線建設圖紙設計工作，這樣可以確保所設計的管線建設方案順利實施。

其次，從實際需求及現實情況出發，制定相應的操作規范及制度，并結合具體的實踐情況不斷進行改進和完善。必須構建起科學完善的質量保障體系及質量控制機制并嚴格踐行，嚴格把控操作人員資質關，保證工作人員資質達到既定標準；除此之外，還應不斷提升施工人員責任意識及規范化操作觀念，使其嚴格依照相關規范及制度操作，切實履行好本職工作。

最后，嚴格材料檢查工作。此處所談及的材料主要指的是開展油氣管道焊接工作過程中所使用到的各種型號的管材及焊材。要明確指定材料檢查工作人員，由其專門負責材料檢查工作，并對其材料檢查工作的具體權限及相應的責任作出明確規定；對于材料檢查人員而言，必須嚴格依照具體的操作規范對相關各種數據進行保存，材料型號及規格等要達到相關規定的標準及要求，并且與設計圖紙相一致。

2.3 焊接操作過程

必須嚴格依據具體的操作規定及要求開展油氣管道焊接操作工作。焊接電流的大小對管道焊接質量具有直接關系，如果焊接電流過低，就會造成母材金屬加熱不夠充分，進而導致夾渣或者未焊透等缺陷；但這并不意味著焊接電流越大越好，如果焊接電流超出正常范圍，就會造成母材金屬坡口兩邊位置出現咬邊或者燒穿等缺陷。因此，必須將焊接電流控制在適當范圍內，焊接電流控制也是油氣管道焊接操作過程中的重點和難點，必須對其給予足夠重視。

完成焊接工作之后需要及時對焊縫外觀進行檢查。檢查的內容主要是焊縫外形大小，焊縫不能過大、過高；同時還應關注焊縫高低之間的差值，應將焊縫高低差值控制在一定范圍之內。如果焊縫寬度過大或者高度過高，都會對抗疲勞性能造成不利影響，造成焊縫線能量高或者焊接位置受熱超標等問題，從而在很大程度上影響焊件的機械性能。在進行焊接操作時，工作人員必須嚴格遵守焊接工藝基本規范，務必將焊縫外觀尺寸控制在合理范圍之內，通常情況下，焊縫增寬單邊縫及縫余高等不能超出1.5 mm。

對于油氣管道焊接工作人員來說，在進行管道焊接操作時，必須牢記焊接操作規范，同時還應重點關注以下幾點小細節：①在接頭設計、焊接層數、焊接工藝參數以及焊接完成后的緩冷等方面都必須依照相應的操作規范及制度進行；②施工的過程中，要采取有效措施以避免管道內出現穿堂風；③收弧交接位置的焊接一般需要兩名焊接工作人員相互配合才能完成，在焊接過程中應注意，最先到達交接位置的焊接操作人員要盡可能多焊一點，這對于另一方焊接工作人員收弧工作的完成具有極大的幫助。

3 結語

目前油氣運輸普遍選擇安全且經濟的管道運輸方式，油氣管道焊接工藝成為討論的焦點課題。在油氣管道焊接實踐中，應用較多的主要是手工下向焊、全自動向下焊、組合焊以及低氫焊條下向焊等焊接工藝。油氣管道焊接大部分采取半自動焊、焊條電弧焊等方法，不同的焊接方法在具體的管道焊接操作中有各自的特點。當前在我國所開展的油氣管道焊接操作實踐當中，使用較為普遍的主要是半自動焊方法，全自動焊剛剛進入工程應用階段，未來將會在大型油氣管道焊接實踐中被更多地采用。

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.019